主流非施工開挖技術(shù)

1、主流非開挖施工技術(shù) 時慧敏2014年3月10日1主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)2含義：含義：非開挖是指在地表無需挖槽或以最小開挖量的條件下進行各種地下管線的鋪設(shè)、更換或修復(fù)的一種施工新技術(shù)。它也包括一些有關(guān)的技術(shù)，例如：現(xiàn)場勘察、現(xiàn)有地下管線的探測和檢測。背景：背景：60年代初，在西方發(fā)達(dá)國家興起。90年代傳入中國，目前被廣泛應(yīng)用于給水、排水、電力、通信、燃?xì)獾阮I(lǐng)域的新管道建設(shè)和舊管道修復(fù)，也可以應(yīng)用于文物、古建筑的保護等方面。與其它技術(shù)相比，起步較晚。但最近20多年，發(fā)展突飛猛進。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)3優(yōu)點優(yōu)點： 管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”，解決了阻斷交通、

2、破壞環(huán)境、影響居民正常生活和工作秩序的難題； 有很大經(jīng)濟和社會效益：能節(jié)約一大筆征地拆遷費用，減少動遷用房，縮短管線長度。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)4分類分類：按新管道施工、管道更新、管道修復(fù)分類，見下表1-3。施工方法施工方法典型應(yīng)用典型應(yīng)用常用管材類型常用管材類型頂管法各種大口徑管道、穿越孔混凝土、鋼、鑄鐵微型隧道法小口徑管道、管棚、穿越孔混凝土、鋼、鑄鐵水平定向鉆進長穿越孔、水平環(huán)境井鋼、塑料水平螺旋鉆進鋼套管、穿越孔鋼套管水平頂推鉆進壓力管道、鋼套管鋼、混凝土水平回轉(zhuǎn)鉆進鋼套管、穿越孔、水平降水井鋼套管沖擊矛法壓力管道、電纜線、穿越孔鋼、塑料夯管法鋼套管、穿越孔、管棚、打入樁

3、鋼套管潛孔錘施工法穿越孔銅管、混凝土管表1：新管道施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)5表2：管道更新技術(shù)施工方法施工方法典型應(yīng)用典型應(yīng)用常用管材類型常用管材類型爆管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP脹管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP吃管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)6表3：管道修復(fù)技術(shù)施工方法施工方法典型應(yīng)用典型應(yīng)用常用管材類型常用管材類型傳統(tǒng)的內(nèi)襯法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP改進的內(nèi)襯法各種重力和壓力管道HDPE、PVC、MDPE軟襯法各種重力和壓力管道樹脂+纖維纏繞法各種重力管道PE

4、、PVC、PP、PVDF噴涂法各種重力和壓力管道水泥漿、樹脂灌漿法各種重力和壓力管道水泥漿、樹脂主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)7詳細(xì)介紹詳細(xì)介紹：1.定向鉆進鋪管法定向鉆進鋪管法主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)8基本原理基本原理：按預(yù)先設(shè)定的地下鋪管軌跡鉆一個小口徑先導(dǎo)孔，隨后在先導(dǎo)孔出口端的鉆桿頭部安裝擴孔器回拉擴孔，當(dāng)擴孔至尺寸要求后，在擴孔器的后端連接旋轉(zhuǎn)接頭、拉管頭和管線，回拉鋪設(shè)地下管線。 鉆頭公路鉆桿工作坑A鉆機鉆機鉆機鉆桿公路擴孔器公路工作坑A工作坑A導(dǎo)向孔鉆進回拉管道擴孔鉆桿管道工作坑B工作坑B工作坑B圖1：定向鉆進鋪管示意圖主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)9施工

5、順序施工順序： 地質(zhì)勘探地質(zhì)勘探：了解有關(guān)地層和地下水的情況，為選擇鉆進方法和配 制鉆液提供依據(jù)。 規(guī)劃和設(shè)計鉆孔軌跡規(guī)劃和設(shè)計鉆孔軌跡：導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計是否合理對管線施工能否 成功至關(guān)重要。 配制鉆液配制鉆液：鉆液具有冷卻鉆頭、潤滑鉆具、懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動的泥漿順利地排出孔外，為回拖管線提供足夠的環(huán)形空間，又可減少回拖管線的重量和阻力。鉆液的品質(zhì)越好,與鉆屑混合越適當(dāng)。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)10 鉆先導(dǎo)孔鉆先導(dǎo)孔：在地面導(dǎo)航儀引導(dǎo)下，按預(yù)先設(shè)計的鋪管線路，由鉆機驅(qū)動帶鍥型鉆頭的鉆桿，從A點到B點（見圖1）鉆一個與設(shè)計軌跡盡量吻合的導(dǎo)向孔（平面誤差100毫米）。

6、 回拉擴孔回拉擴孔：導(dǎo)向孔鉆成孔后，卸下鉆頭，換上回擴鉆頭，使在拉回鉆桿的同時，將鉆孔擴大到所需尺寸。 回拉鋪管回拉鋪管：擴孔完畢，在拖管坑一端的鉆桿上再裝擴孔器,與管前端萬向接、特制拖頭等連接牢固，啟動導(dǎo)向鉆機回拉鉆桿進行拖管，將預(yù)埋管線拖入孔內(nèi)，完成鋪管工作。 管端處理管端處理：拖管結(jié)束后，采用挖掘機將擴孔器及管前端挖出，拆除擴孔器及萬向接，處理造斜段，恢復(fù)路面，清場。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)11施工施工優(yōu)點：優(yōu)點：導(dǎo)向儀導(dǎo)向，快速高效準(zhǔn)確；鉆孔方向易控制，施工場地要求簡單；導(dǎo)向探測與管線探測相結(jié)合，能有效調(diào)整鉆頭，避開管線，適合復(fù)雜地層條件下施工。適用范圍適用范圍： 用于鋪設(shè)

7、電力、通信、煤氣和自來水管線，鋪管直徑、長度和材料范圍較寬，適合1000mm以下管徑，主要有PE管鋪設(shè)和鋼管鋪設(shè)。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)12注意事項注意事項：施工前應(yīng)掌握施工位置的地質(zhì)狀況，選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)的鉆頭；仔細(xì)清查鉆進軌跡中的地下管線情況，掌握地下管線的埋深、管線類型和管線材料，根據(jù)實際情況編制施工方案；導(dǎo)向孔施工前應(yīng)對導(dǎo)向儀進行標(biāo)定或復(fù)檢，以保證探頭精度；導(dǎo)向孔每3米測一次深度，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時調(diào)整，以確保導(dǎo)向孔偏差在設(shè)計范圍內(nèi)；拖拉管線前應(yīng)作好安全輔助工作，特別是拖拉非金屬管線時，避免損傷管材；管線拖拉完畢后，應(yīng)按管道試壓規(guī)程進行試壓，驗收合格后方可進行管道接駁。主流非開

8、挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)132.氣動矛鋪管法氣動矛鋪管法基本原理基本原理：氣動矛在壓縮空氣作用下，矛體內(nèi)的活塞作往復(fù)運動，不斷沖擊矛頭，矛頭在土層中擠壓周圍土體，形成鉆孔并帶動矛體前進。形成鉆孔后可以直接將待鋪管道拉入，也可通過拉擴法將鉆孔擴大，以便鋪設(shè)更大直徑的管道。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)14氣動矛：氣動矛：由鋼質(zhì)外套(矛體)、活塞和配氣裝置組成。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)15優(yōu)點：優(yōu)點：操作簡單，不要求較高的專業(yè)技術(shù)；投資少，施工成本低；對地表干擾少。缺點缺點：地層條件變化或遇到障礙物時易偏離設(shè)計方向；不可控制方向，施工精度受到限制；不適用于硬土層或含大的卵礫石

9、層，以及含水地層。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)16適用范圍適用范圍：適用于短距離（一般在40m以內(nèi)）、小直徑管道的鋪設(shè)；適用于不含水的均質(zhì)地層，如粘土、亞粘土等；可鋪設(shè)PE管、PVC管和鋼管。視頻視頻: :氣動矛非開挖鋪管氣動矛非開挖鋪管主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)173.頂管鋪管法頂管鋪管法主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)18基本原理基本原理：通過傳力頂鐵和導(dǎo)向軌道，用支承于基坑后座上的液壓千斤頂將管壓入土層中，同時挖除并運走管正面的泥土。當(dāng)?shù)谝还?jié)管全部頂入土層后，接著將第二節(jié)管接在后面繼續(xù)頂進，這樣將一節(jié)節(jié)管子頂入，作好接口，建成涵管。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技

10、術(shù)19施工設(shè)備施工設(shè)備：頂進設(shè)備、掘進機（工具管）、中繼環(huán)、工程管、排土設(shè)備等五部分組成。（中繼環(huán)就是頂管施工中的中繼間中繼環(huán)就是頂管施工中的中繼間，用于長距離頂管。用于長距離頂管。在管節(jié)中間加在管節(jié)中間加N個小千斤頂，分段頂進來減少頂進的阻力個小千斤頂，分段頂進來減少頂進的阻力。） 主頂設(shè)備安裝圖主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)20類型類型： 長大距離頂管長大距離頂管：普通頂管一般距離100m，無中繼環(huán)（現(xiàn)在某些專家認(rèn)為可能提高到300m）；長距離頂管100m；長大距離1000m。 大管徑頂管：大管徑頂管：過去一般認(rèn)為頂管最大直徑為3m?，F(xiàn)在日本、德國等國頂管管徑可達(dá)45m。 微型管頂管

11、：微型管頂管：過去頂管管徑一般300mm，目前最小可達(dá)75mm。 曲線頂管：曲線頂管：S形曲線、水平與垂直兼有曲線、小曲率半徑曲線。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)21施工特點施工特點：適用于軟土或富水軟土層；可穿越公路、鐵路、河流、地面建筑物進行地下管道施工，無需明挖土方，對地面影響?。辉O(shè)備少、工序簡單、工期短、造價低、速度快；大直徑、超長頂進，糾偏困難；可以在很深的地下鋪設(shè)管道。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)224.盾構(gòu)鋪管法盾構(gòu)鋪管法盾構(gòu)鋪管法是指用盾構(gòu)進行隧道開挖、襯砌等作業(yè)的施工方法。盾構(gòu)簡介盾構(gòu)簡介：盾構(gòu)是一種帶有護罩的專用設(shè)備，尾部已裝好的襯砌塊作為支點，向前推進，用刀

12、盤切割土體，同時排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。 既是施工機具，也是一種臨時支撐結(jié)構(gòu)。包括三部分：前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾。大多數(shù)盾構(gòu)的形狀為圓形，也有橢圓形、半圓形、馬蹄形及箱形等其他形式。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)23復(fù)合式盾構(gòu)機主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)24施工步驟施工步驟：第一，在置放盾構(gòu)機的地方打一個垂直井，再用混泥土墻進行加固；第二，將盾構(gòu)機安裝到井底，并裝配相應(yīng)的千斤頂；第三，用千斤頂之力驅(qū)動井底部的盾構(gòu)機往水平方向前進，形成隧道；第四，將開挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時可以采用澆鑄的鋼制襯砌來代替混泥土襯砌。主流非開

13、挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)25盾構(gòu)法施工概貌盾構(gòu)法施工概貌主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)26施工條件施工條件：在松軟含水地層、地下線路等設(shè)施埋深達(dá)到10m或更深時，可以采用盾構(gòu)法，即：線位上允許建造用于盾構(gòu)進出洞和出碴進料的工作井；隧道要有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾構(gòu)直徑；相對均質(zhì)的地質(zhì)條件；如果是單洞則要有足夠的線間距，洞與洞及其它建（構(gòu)）筑物之間所夾土（巖）體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m，豎直方向1.5m；從經(jīng)濟角度講，連續(xù)的施工長度不小于300m。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)27優(yōu)點：優(yōu)點：開挖和襯砌安全，掘進速度快；盾構(gòu)的推進、出土、拼裝襯砌等全

14、過程可實現(xiàn)自動化作業(yè)，施工勞動強度低；不影響地面交通與設(shè)施，同時不影響地下管線等設(shè)施；穿越河道時不影響航運，施工中不受季節(jié)、風(fēng)雨等氣候條件影響，施工中沒有噪音和擾動；在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟方面的優(yōu)越性。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)28缺缺點：點：斷面尺寸多變的區(qū)段適應(yīng)能力差；新型盾構(gòu)購置費昂貴，對施工區(qū)段短的工程不太經(jīng)濟。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)295.爆管法爆管法施工方法施工方法： 在舊管中放入碎管設(shè)備，由卷揚機拉動，沿舊管前進，沿途將舊管破碎。碎管設(shè)備后連著擴管頭，擴管頭的管徑比原有舊管大，負(fù)責(zé)將破碎的舊管壓入到周圍的土壤中。緊跟著是內(nèi)襯

15、管線，一般為PE管材，管徑小于擴管頭，在卷揚機的拉動下拖入原有管道管位。爆管施工工藝主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)30爆管施工工藝主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)31施工設(shè)備施工設(shè)備：氣動碎管設(shè)備液壓碎管設(shè)備刀具切割碎管設(shè)備主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)32優(yōu)點：優(yōu)點：可保持或增加原管的設(shè)計能力（直徑可擴大150%）；施工速度快，對地表干擾少；可利用現(xiàn)有的工作井。缺點：缺點：舊管線埋深較淺或在不可壓密的地層中時，可能引起地表隆起；可能損壞鄰近的管線；不適合于彎管的更換；分支管的連結(jié)需開挖進行。主流非開挖施工技術(shù)主流非開挖施工技術(shù)33適用范圍適用范圍：管徑為 501200mm ；管線長度一般為250m ；適用于脆性材料制成的管道（陶土管、混凝土管、鑄鐵管）的更換，新管可以是聚丙烯管、玻璃鋼管等。主流非開挖施工技